DE102008001556A1

DE102008001556A1 - Fan and method for operating a fan

Info

Publication number: DE102008001556A1
Application number: DE102008001556A
Authority: DE
Inventors: Adamo Sadikovic; Stefan Richl; Bernd Altvater
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2009-11-12
Also published as: CN102099586A; EP2283237A1; US20110058946A1; WO2009135698A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Lüfter (10), insbesondere einem Radiallüfter, mit einer Lüfternabe (18) mit einer Drehachse (14), wobei eine Mehrzahl von Lüfterschaufeln (12) zum Umlenken eines Luftstroms (L1, L2) um die Drehachse (14) angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass eine Verstelleinrichtung (26, 28, 40) zur drehzahlabhängigen Verstellung eines Luftstroms (L1, L2) an den Lüfterschaufeln (12) vorgesehen ist.The invention relates to a fan (10), in particular a radial fan, with a fan hub (18) having an axis of rotation (14), wherein a plurality of fan blades (12) for deflecting an air flow (L1, L2) about the axis of rotation (14 ) is arranged. It is proposed that an adjusting device (26, 28, 40) for the speed-dependent adjustment of an air flow (L1, L2) to the fan blades (12) is provided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Lüfter und einem Verfahren zum Betreiben eines Lüfters nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The Invention is based on a fan and a method of operating a fan according to the generic terms the independent one Claims.

Es ist allgemein bekannt, in Elektrowerkzeugen Lüfter, insbesondere Radial- und Halbaxiallüfter einzusetzen. Durch zum Teil zu hohe Leerlaufdrehzahlen wegen eines zu geringen Lüftermoments im Leerlauf bedingt können störende Schwingungen des Elektrowerkzeugs auftreten oder verstärkt werden, welche unter anderem die Bürstenstandzeit des Elektromotors verringern und zu erhöhter Materialermüdung beitragen.It is generally known in power tools fans, especially radial and Halbaxiallüfter use. Due in part to high idle speeds because of too low fan Moments idle conditionally disturbing Vibrations of the power tool occur or amplified, which among other things the brush life reduce the electric motor and contribute to increased material fatigue.

Der Lüfter erfüllt bei einem Elektrowerkzeug zum einen die Aufgabe, die thermisch belasteten Komponenten im Elektrowerkzeug zu kühlen und zum anderen die Aufgabe, die Leerlaufdrehzahl des Motors durch ein entsprechendes Leerlaufmoment zu regulieren. So wird z. B. bei einem Universalmotor durch einen auf der Ankerwelle angeordneten Lüfter der Universalmotor gegen unkontrolliertes Hochdrehen im Leerlauf geschützt. Ein geringes Lastmoment entsteht auch durch die Lagerung der Ankerwelle an den Lagerstellen, im Vergleich zum Lastmoment durch den Lüfter ist das Lastmoment durch die Lagerung jedoch klein. Bei einem Elektrogerät wie etwa einem Staubsauger wird mit dem durch den Lüfter geförderten Luftstrom gearbeitet, z. B. gesaugt.Of the Fan Fulfills For a power tool on the one hand the task, the thermally loaded components to cool in the power tool and on the other hand the task, the idle speed of the engine through to regulate a corresponding idling torque. So z. B. at a universal motor arranged by one on the armature shaft Fan the Universal motor protected against uncontrolled high-speed idling. One Low load torque is also caused by the bearing of the armature shaft at the bearings, compared to the load torque through the fan However, the load torque due to storage is small. For an electrical appliance such as a vacuum cleaner is used to work with the airflow through the fan, z. B. sucked.

Im Leerlauf, d. h. bei hoher Drehzahl ohne Arbeitsentnahme an der Spindel, wird das Elektrowerkzeug ausreichend mit Kühlluft versorgt. Gleichzeitig nehmen die Lärmemission und die Schwingungsbelastung der Bauteilstruktur durch die hohe Drehzahl zu.in the Idle, d. H. at high speed without removing the work on the spindle, the power tool is sufficiently supplied with cooling air. simultaneously take the noise emission and the vibration load of the component structure by the high speed to.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Lüfter, insbesondere einem Radiallüfter, mit einer Lüfternabe und einer Drehachse, wobei eine Mehrzahl von Lüfterschaufeln zum Umlenken eines Luftstroms um die Drehachse angeordnet ist.The Invention is based on a fan, in particular a radial fan, with a fan hub and a rotation axis, wherein a plurality of fan blades for deflecting an air flow is arranged about the axis of rotation.

Es wird vorgeschlagen, dass eine Verstelleinrichtung zur drehzahlabhängigen Verstellung eines Luftstroms an den Lüfterschaufeln vorgesehen ist.It It is proposed that an adjusting device for speed-dependent adjustment an airflow at the fan blades is provided.

Der Luftstrom an den Lüfterschaufeln kann dabei sowohl durch die Lüfterschaufeln selbst als auch zusätzlich oder alternativ durch entsprechende Einbauten im Lüfter verändert werden.Of the Airflow at the fan blades can do both through the fan blades myself as well as in addition or alternatively be changed by appropriate installations in the fan.

Dadurch können unterschiedliche Ziele erreicht werden. Zum einen ist es als erste Alternative möglich, durch eine geeignete Verstellung des Luftstroms das Moment des Lüfters bei zunehmender Drehzahl des Lüfterantriebs über die normale drehzahlabhängige Momenten-Charakteristik hinaus, die sich ohne Verstellung ergibt, zu erhöhen. Zum anderen ist es als zweite Alternative möglich, durch eine geeignete Verstellung des Luftstroms bei abnehmender Drehzahl des Lüfterantriebs das Durchflussverhalten des Lüfters zu verbessern und dadurch bei geringen Drehzahlen, d. h. in der Regel hoher Belastung, ein – gegenüber einer normalen drehzahlabhängigen Durchfluss-Charakteristik ohne Verstellung – vergrößertes Verhältnis zwischen Volumenstrom und Drehzahl herzustellen. Die konkrete Ausgestaltung der Verstelleinrichtung kann dabei für die erste und die zweite Alternative unterschiedlich sein.Thereby can different goals are achieved. For one thing, it's the first one Alternative possible, by a suitable adjustment of the air flow at the moment of the fan increasing speed of the fan drive over the normal speed-dependent Torque characteristic which results without adjustment, to increase. On the other hand, it is possible as a second alternative, by a suitable Adjustment of the air flow with decreasing speed of the fan drive the flow behavior of the fan to improve and thereby at low speeds, d. H. in the Usually high load, one - over one normal speed-dependent Flow characteristics without adjustment - increased ratio between volume flow and Produce speed. The specific embodiment of the adjustment can do this for the first and the second alternative will be different.

Grundsätzlich kann der Lüfter vorwärts oder rückwärts gekrümmte Lüfterschaufeln aufweisen oder auch ungekrümmte Lüfterschaufeln.Basically the fan forward or backward curved fan blades or even uncrowned Fan blades.

Es kann vorteilhaft die Kenntnis ausgenutzt werden, dass die Arbeitsumsetzung in Radiallüftern und somit das Lüftermoment primär vom Impulsaustausch zwischen Lüfterströmung und dessen Schaufelgeometrie abhängen. Bevorzugt wird der Lüfter in einem Elektrowerkzeug oder einem Elektrogerät, etwa einem Staubsauger, eingesetzt und von dessen Elektromotor angetrieben. Eine starke Umlenkung der Strömung im Lüfter sowie ein hoher Luftmassenstrom bewirkt ein hohes Drehmoment auf der Motorwelle (hier: Elektromotor). Entsprechend erzeugt eine geringe Strömungsumlenkung bzw. ein geringerer Luftmassenstrom ein kleineres Drehmoment. Die Strömungsumlenkung kann durch die Lüfterschaufeln selbst variiert werden oder es können zusätzliche Elemente vorgesehen sein, welche den Luftstrom drehzahlabhängig verändern. Die Strömungsumlenkung durch die Lüfterschaufeln kann passiv z. B. über biegeweiche Bereiche der Lüfterschaufeln und/oder über einen aktiven Stellmechanismus bewirkt werden, der auf die Lüfterschaufeln einwirkt.It Advantageously, the knowledge can be exploited that the work implementation in centrifugal fans and thus the fan torque primary from the momentum exchange between fan flow and its blade geometry depend. The fan is preferred in a power tool or an electrical appliance, such as a vacuum cleaner, used and driven by its electric motor. A strong Deflection of the flow in the fan and a high air mass flow causes a high torque the motor shaft (here: electric motor). Correspondingly produces a low flow deflection or a lower air mass flow a smaller torque. The flow deflection can through the fan blades yourself can be varied or it can additional elements be provided, which change the air flow speed dependent. The flow deflection through the fan blades can passively z. B. over bending soft Areas of fan blades and / or over an active positioning mechanism is applied to the fan blades acts.

Günstig ist gemäß der zweiten Alternative, wenn die Verstellung des Luftstroms so vorgenommen wird, dass bei geringen Drehzahlen, z. B. in einem Arbeitspunkt des durch den Lüfter gekühlten Werkzeugs/Geräts unter Last, eine geringere Strömungsablenkung erfolgt als bei höheren Drehzahlen, z. B. im Leerlauf und zwar so, dass bei geringen Drehzahlen ein möglichst hoher Luftstrom befördert wird. Die Strömungsumlenkung kann z. B. mit Lüfterschaufeln erfolgen, insbesondere mit zusätzlichen Verstellmechanismen in den Lüfterschaufeln. Die Strömungsablenkung kann z. B. mittels Klappen erreicht werden.Cheap is according to the second Alternative, if the adjustment of the airflow so made is that at low speeds, z. B. in an operating point through the fan cooled tool / device under Load, a lower flow deflection takes place as at higher Speeds, z. B. at idle in such a way that at low speeds one possible high air flow is transported. The flow deflection can z. B. with fan blades take place, in particular with additional adjustment mechanisms in the fan blades. The flow deflection can z. B. can be achieved by means of flaps.

Mit Zunahme der Drehzahl des Lüfters und damit der Motorwelle des Elektromotors, von der der Lüfter vorzugsweise angetrieben ist, erhöht sich die auf die Lüfterstruktur wirkende Fliehkraft.With increase in the speed of the fan and Thus, the motor shaft of the electric motor, of which the fan is preferably driven, increases the force acting on the fan structure centrifugal force.

Weiterhin ist von Vorteil, dass die Verstellung des Luftstroms gemäß der ersten Alternative so erfolgen kann, dass bei hoher Drehzahl ein ausreichendes Lastmoment auf die Motorwelle wirkt, das bei unverändertem Luftstrom geringer ausfallen würde. Gemäß der zweiten Alternative kann bei kleineren Drehzahlen für eine optimale Kühlleistung ein vergrößertes Verhältnis zwischen Volumenstrom und Drehzahl eingestellt werden. Günstigerweise kann es möglich sein, die Reduktion des Volumenstroms weniger von der Drehzahlreduktion des Elektromotors abhängig zu machen.Farther is advantageous that the adjustment of the air flow according to the first Alternative can be done so that at high speed sufficient Last moment acts on the motor shaft, the unchanged Air flow would be lower. According to the second Alternative can be at lower speeds for optimal cooling performance an enlarged relationship between Volume flow and speed can be adjusted. Conveniently, it may be possible the reduction of the volume flow less of the speed reduction dependent on the electric motor do.

Bei geeigneter Verstellung gemäß der ersten Alternative führt dies zusammen mit der Fliehkraft und der Fludkraft, d. h. der Kraft, die von der Luftströmung ausgeübt wird, bei entsprechender Ausgestaltung der Lüfterschaufeln zu einer geeigneten Verformung der Lüfterschaufeln sowie zur Erhöhung der Strömungsumlenkung, zur Erhöhung des Lüftermoments und zur Reduzierung der Leerlaufdrehzahl. Durch die geringere Schaufelverformung im Arbeitspunkt (d. h. bei einer geringeren Drehzahl) ergibt sich dann eine geringere Strömungsumlenkung und ein kleineres Lüftermoment und somit ein besserer Gesamtwirkungsgrad eines Elektrowerkzeugs, in dem der Lüfter angeordnet ist.at suitable adjustment according to the first alternative does this together with the centrifugal force and the Fludkraft, d. H. the power, the of the air flow exercised is, with appropriate design of the fan blades to a suitable Deformation of the fan blades as well as to increase the flow deflection, to increase the fan torque and to reduce idle speed. Due to the lower blade deformation at the operating point (i.e., at a lower speed) then results a lower flow deflection and a smaller fan torque and thus a better overall efficiency of a power tool, in which the fan is arranged.

Günstigerweise kann ein durch Fliehkraft und/oder Fludkraft verformbaren Bereich wenigstens einer der Lüfterschaufeln einen Bestandteil der Verstelleinrichtung bilden. Vorzugsweise kann die Lüfterschaufel entlang ihrer Längssehne wenigstens bereichsweise mit der Lüfternabe, welche auch als Bodenplatte der Lüfterschaufeln bezeichnet wird, verbunden und bereichsweise von der Lüfternabe getrennt sein. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Lüfterschaufeln an einer mitrotierenden Lüfterdeckscheibe wenigstens bereichsweise verbunden und bereichsweise getrennt sein können. Die Lüfterdeckscheibe liegt der Lüfternabe so gegenüber, dass die Lüfterschaufeln zwischen Lüfterdeckscheibe und Lüfternabe angeordnet sind.conveniently, can be a deformable by centrifugal force and / or Fludkraft area at least one of the fan blades form a part of the adjustment. Preferably the fan blade along her longitudinal tendon at least in some areas with the fan hub, which also serves as a base plate the fan blades is designated, connected and partially from the fan hub be separated. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the fan blades on a co-rotating fan cover disc at least partially connected and partially separated can. The fan cover disc is the fan hub so opposite, that the fan blades between fan cover disc and fan hub are arranged.

Je nach gewünschtem Effekt sind unterschiedliche Maßnahmen möglich, die der Fachmann geeignet auswählen wird. Bei einer Vorwärtskrümmung der Lüfterschaufel kann ihr umfangsnaher Bereich mit der Lüfternabe und/oder der Lüfterdeckscheibe verbunden sein. Bei einer Rückwärtskrümmung der Lüfterschaufel können ihr drehachsennaher Bereich und/oder ihr umfangsnaher Bereich mit der Lüfternabe und/oder der Lüfterdeckscheibe verbunden sein. Dabei ist die Anbindung der Lüfterschaufeln vorzugsweise nicht durchgehend, sondern mindestens eine Unterbrechung vorgesehen.ever after desired Effect are different measures possible, which the expert would like to choose becomes. At a forward curvature of fan blade may their circumferential area with the fan hub and / or the fan cover disc be connected. In a backward curvature of fan blade can her drehachsennaher area and / or its circumferential area with the fan hub and / or the fan cover disc be connected. The connection of the fan blades is preferred not continuous, but at least one interruption provided.

Vorteilhaft kann die Lüfterschaufel im unverbundenen Bereich biegeweicher ausgebildet sein als im verbundenen Bereich. Sie kann jedoch auch gänzlich biegeweich ausgebildet sein.Advantageous can the fan blade Be formed in the unconnected area bending soft than in the connected Area. However, it can also be completely be designed flexible.

Durch die geringere Schaufelverformung im Arbeitspunkt (d. h. bei einer geringeren Drehzahl) ergibt sich eine geringere Strömungsumlenkung und ein kleineres Lüftermoment und somit ein besserer Gesamtwirkungsgrad eines Elektrowerkzeugs oder Elektrogeräts, in dem der Lüfter angeordnet ist. Durch die Ausnutzung der stets vorhandenen Fluid- und Fliehkräfte kann auf zusätzliche Einbauten wie etwa ein aktiver, mechanischer Verstellmechanismus im Elektrowerkzeug oder Elektrogerät verzichtet werden.By the lower blade deformation at the operating point (i.e. lower speed) results in a lower flow deflection and a smaller fan torque and thus a better overall efficiency of a power tool or electrical appliance, in which the fan is arranged. By the utilization of the always existing fluid and centrifugal forces can on additional Internals such as an active, mechanical adjustment mechanism in the Electric tool or electrical appliance be waived.

Bei der bevorzugten passiven drehzahlvariablen Schaufelverformung in bevorzugten Radiallüftern zur Regulierung des Betriebsverhaltens von Elektrowerkzeugen kann vorteilhaft eine Anpassung der Lüftercharakteristik des Radiallüfters durch passive Schaufelverformung unter Ausnutzung der auftretenden Fluid- und Fliehkräfte zur Optimierung des Betriebsverhaltens von Elektrowerkzeugen erfolgen. Günstigerweise kann gemäß der ersten Alternative die Leerlaufdrehzahl reduziert werden und in der Folge Bauteilschwingungen gemindert werden. Daraus folgt auch eine Erhöhung der Bürstenstandzeit im AC-Bereich und eine Verzögerung der Materialermüdung. Ebenso kann die Lärmemission des bevorzugten Elektrowerkzeugs verringert werden.at the preferred passive variable speed vane deformation in preferred radial fans for regulating the performance of power tools advantageous adaptation of the fan characteristics of the radial fan by passive blade deformation taking advantage of occurring Fluid and centrifugal forces to optimize the performance of power tools done. conveniently, can according to the first Alternatively, the idle speed can be reduced and subsequently Component vibrations are reduced. This also results in an increase in brush life in the AC range and a delay the material fatigue. Likewise, the noise emission of the preferred power tool can be reduced.

Zusätzlich zu Lüfterschaufeln können an der Lüfternabe und/oder der Lüfterdeckscheibe bewegliche Elemente vorgesehen sein, die den Luftstrom drehzahlabhängig verändern. Dies ist besonders bei der zweiten Alternative bevorzugt.In addition to fan blades can at the fan hub and / or the fan cover disc be provided movable elements that change the air flow speed dependent. This is particularly preferred in the second alternative.

Dabei können die Lüfterschaufeln zusätzlich verstellbar sein oder auch starr ausgebildet sein. Diese beweglichen Elemente, vorzugsweise Klappen, können ihre Lage abhängig von der Fliehkraft des Lüfters verändern. Die Klappen können integrierter Bestandteil des Lüfters sein oder separate Bauteile, die am Lüfter angeordnet sind. So kann bei kleinen Drehzahlen die Ausgestaltung so sein, dass eine optimale Luftstromführung erfolgt mit entsprechend hohem Luftstrom. Bei höheren Drehzahlen kann durch stärkere Verformung bzw. Verstellung der Klappen und entsprechend ausreichender Versperrung des Querschnitts und/oder günstiger Ablenkung der Strömung ein kleinerer Luftstrom gefördert werden.there can the fan blades additionally adjustable be or be rigid. These moving elements, preferably flaps, can their situation depends from the centrifugal force of the fan change. The flaps can integrated part of the fan his or separate components that are located on the fan. So can At low speeds the design should be such that an optimal Airflow takes place with a correspondingly high airflow. At higher speeds may be due to greater deformation or adjustment of the flaps and correspondingly sufficient obstruction of the cross section and / or cheaper Distraction of the flow promoted a smaller airflow become.

Günstigerweise kann alternativ oder zusätzlich eine zur Lüfternabe und/oder der Lüfterdeckscheibe separate Vorrichtung zur Verstellung der Lüfterschaufeln vorgesehen sein, etwa in der Weise wie es bei Abgasturboladern oder bei der Verstellung der Rotorblätter eines Hubschraubers bekannt ist.conveniently, may alternatively or additionally one to the fan hub and / or the fan cover disc be provided separate device for adjusting the fan blades, as in the case of exhaust gas turbochargers or in the adjustment the rotor blades a helicopter is known.

Es ist sogar denkbar, die erste und die zweite Alternative miteinander zu kombinieren, wenn eine aktive Luftmengensteuerung durch eine Regelung und/oder Steuerung erfolgen kann. Durch aktive Verstellung der ersten Alternative und/oder der zweiten Alternative lässt sich die Strömungsgeometrie des Lüfters für jeden Betriebsfall günstig gestalten. So könnte der Lüfter zunächst nach der ersten Alternative betrieben werden, d. h. mit erhöhtem Lüftermoment bei hoher Drehzahl. In einem Lastfall (geringe Drehzahl) reduziert sich die Luftmenge solange, bis die Motortemperatur nach kurzer Zeit so weit angestiegen ist, dass mehr Kühlluft benötigt wird. Dann könnte auf die zweite Alternative umgeschaltet werden, die im Lastfall einen hohen Kühlluftstrom ermöglicht. Zweckmäßigerweise könnte dann eine z. B. aktive Verstellung des Luftstroms an den Lüfterschaufeln und/oder an beweglichen Klappen über Aktoren vorgesehen sein.It is even conceivable, the first and the second alternative with each other to combine when an active air flow control by a Control and / or control can be done. By active adjustment the first alternative and / or the second alternative can be the flow geometry of the fan for each Operating case low shape. So could the fan first operated according to the first alternative, d. H. with increased fan torque at high speed. Reduced in a load case (low speed) the amount of air until the engine temperature after a short time Time has risen so much that more cooling air is needed. Then could on the second alternative to be switched in the load case one high cooling air flow allows. Conveniently, could then a z. B. active adjustment of the air flow to the fan blades and / or on movable flaps Actuators be provided.

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Lüfters vorgeschlagen, wobei ein Luftstrom an den Lüfterschaufeln drehzahlabhängig so verändert wird, dass sich bei hohen Drehzahlen ein höheres Moment des Lüfters, verglichen mit einer drehzahlabhängigen Momenten-Charakteristik ohne Verstellung einstellt. Dies ist eine bevorzugte Betriebsweise gemäß der ersten Alternative.It a method for operating a fan is proposed, wherein an airflow at the fan blades speed-dependent so changed will be compared to a higher momentum of the fan at high speeds with a speed-dependent torque characteristic without Adjustment stops. This is a preferred mode of operation according to the first one Alternative.

Es wird gemäß der zweiten Alternative ein Verfahren zum Betreiben eines Lüfters vorgeschlagen, bei dem ein Luftstrom an den Lüfterschaufeln drehzahlabhängig so verändert wird, dass sich bei kleinen Drehzahlen ein größeres Verhältnis zwischen Volumenstrom und Drehzahl einstellt als bei großen Drehzahlen.It becomes according to the second Alternative proposed a method of operating a fan, in which a flow of air at the fan blades speed dependent so changed is that at low speeds, a larger ratio between flow and speed sets as at high speeds.

Die Erfindung kann vorzugsweise bei Radiallüftern oder bei Halbaxiallüftern eingesetzt werden, welche axial einen Luftstrom ansaugen und radial bzw. halbaxial Kühlluft abgeben. Ebenso kann die Erfindung auch bei Axiallüftern eingesetzt werden, welche einen Luftstrom axial ansaugen und axial abgeben.The The invention can be used preferably in radial fans or in semi-axial fans which suck in an air flow axially and radially or semi-axially cooling air submit. Likewise, the invention can also be used in axial fans be, which suck in an air flow axially and axially release.

Die Erfindung kann besonders vorteilhaft für Elektrowerkzeuge mit Motoren oder Universalmotoren, die einen Lüfter besitzen, eingesetzt werden bzw. generell bei Lüftern, die zum Kühlen von Motoren benutzt werden. Da jedoch Elektrowerkzeuge üblicherweise einen Lüfter besitzen, kann die Erfindung, etwa das Prinzip der passiven Schaufelverformung, bei geeigneter Lüftergeometrie vorteilhaft in jedem Elektrowerkzeug mit entsprechend hoher Motordrehzahl angewandt werden.The Invention can be particularly advantageous for power tools with motors or universal motors which have a fan can be used or generally with fans, the for cooling used by motors. However, since power tools usually a fan the invention, such as the principle of passive blade deformation, with suitable fan geometry advantageous in any power tool with a correspondingly high engine speed be applied.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing are exemplary embodiments represented the invention. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The specialist will the features also expediently individually consider and summarize to meaningful further combinations. Show it:

1a–1c eine perspektivische Ansicht eines rückwärts gekrümmten bevorzugten Lüfters mit einer Mehrzahl von Lüfterschaufeln (1a), eine Detailansicht mit innerer Anbindung einer Lüfterschaufel an die Lüfternabe (1b) und eine Detailansicht mit äußerer Anbindung einer Lüfterschaufel an die Lüfternabe (1c); 1a - 1c 3 is a perspective view of a backward curved preferred fan with a plurality of fan blades (FIG. 1a ), a detailed view with internal connection of a fan blade to the fan hub ( 1b ) and a detailed view with external connection of a fan blade to the fan hub ( 1c );

2a, 2b eine perspektivische Ansicht eines vorwärts gekrümmten bevorzugten Lüfters mit einer Mehrzahl von Lüfterschaufeln mit äußerer Anbindung an eine Lüfternabe (2a) und eine Detailansicht mit äußerer Anbindung einer Lüfterschaufel (2b) an eine Lüfternabe; 2a . 2 B 3 is a perspective view of a forwardly curved preferred fan with a plurality of fan blades with external connection to a fan hub (FIG. 2a ) and a detailed view with external connection of a fan blade ( 2 B ) to a fan hub;

3a–3c eine Wirkung einer resultierenden Kraft auf eine rückwärts gekrümmte Lüfterschaufel mit innerer Anbindung (3a) und mit einer äußeren Anbindung (3b) an eine Lüfternabe, sowie eine Wirkung einer Kraft auf eine vorwärts gekrümmte Lüfterschaufel mit äußerer Anbindung an eine Lüfternabe (3c); 3a - 3c an effect of a resultant force on a backward curved fan blade with internal connection ( 3a ) and with an external connection ( 3b ) to a fan hub, as well as an effect of a force on a forwardly curved fan blade with external connection to a fan hub ( 3c );

4a, 4b eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines bevorzugten Lüfters mit beweglichen Klappen (4a) und eine seitliche Ansicht auf eine bewegliche Klappe bei verschiedenen Drehzahlen (4b). 4a . 4b a top view of a section of a preferred fan with movable flaps ( 4a ) and a side view of a movable flap at different speeds ( 4b ).

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind funktionell gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen beziffert. Die Figuren sind schematische Darstellungen der Erfindung. Sie bilden nicht spezifische Parameter der Erfindung ab. Weiterhin geben die Figuren lediglich typischen Ausgestaltungen der Erfindung wieder und sollen die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausgestaltungen beschränken.In The figures are functionally identical or equivalent elements each numbered by the same reference numerals. The figures are schematic representations of the invention. They do not form specific Parameters of the invention from. Furthermore, the figures only give typical embodiments of the invention again and are the invention not limited to the illustrated embodiments.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigen die 1a bis 1c und 2a, 2b ein Lüfter 10 mit einer Lüfternabe 18. Auf der Lüfternabe 18 ist um eine Drehachse 14 eine Mehrzahl von Lüfterschaufeln 12 zum Umlenken eines Luftstroms angeordnet. Die Zuströmrichtung des Luftstroms liegt in axialer Richtung im Zentrumsbereich 16 der Lüfternabe 18. Eine nicht dargestellte Welle ist im Zentrum des Zentrumsbereichs 16 angeordnet. Der Übersichtlichkeit wegen ist keine Deckscheibe eingezeichnet, da diese die Lüfterschaufeln 12 verdecken würde. Sie kann jedoch selbstverständlich vorhanden sein und in vergleichbarer Weise mit den Lüfterschaufeln 12 verbunden sein, wie im Folgenden für die Lüfternabe 18 beschrieben ist. Eine solche Lüfterdeckscheibe ist in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt, z. B. mit oder ohne austrittseitige Umlenkung der Strömung im Umfangsbereich der Deckscheibe. Die Deckscheibe kann auch fest mit den Lüfterschaufeln 12 verbunden sein und mitrotieren. Die Lüfterschaufeln 12 können auch in ihrer Längserstreckung vollständig an die Deckscheibe und nur teilweise an die Lüfternabe 18 angebunden sein, so dass sie über die Lüfternabe 18 radial überstehen.To illustrate the invention show the 1a to 1c and 2a . 2 B a fan 10 with a fan hub 18 , On the fan hub 18 is about a rotation axis 14 a plurality of fan blades 12 arranged for deflecting an air flow. The inflow direction of the air flow lies in the axial direction in the center region 16 the fan hub 18 , A shaft, not shown, is in the center of the center area 16 arranged. For the sake of clarity, no cover plate is shown, since these are the fan blades 12 would obscure. However, it can of course be present and in a comparable manner with the fan blades 12 be connected as below for the fan hub 18 is described. Such fan cover is known in various designs, eg. B. with or without exit-side deflection of the flow in the peripheral region of the cover plate. The cover disc can also be fixed to the fan blades 12 be connected and co-rotate. The fan blades 12 can also in their longitudinal extent completely to the cover plate and only partially to the fan hub 18 be tethered so they have the fan hub 18 survive radially.

Die 1a bis 1c zeigen dabei rückwärts gekrümmte Lüfterschaufeln 12, während in den 2a, 2b vorwärts gekrümmte Lüfterschaufeln 12 dargestellt sind. Die Drehrichtung ist beispielhaft im Uhrzeigersinn gerichtet.The 1a to 1c show backward curved fan blades 12 while in the 2a . 2 B forward curved fan blades 12 are shown. The direction of rotation is directed by way of example in a clockwise direction.

Gemäß der Erfindung ist eine Verstelleinrichtung 26, 28 zur drehzahlabhängigen Verstellung eines Luftstroms an der Lüfterschaufeln 12 vorgesehen. Dabei können die Lüfterschaufeln 12 im zentrumsnahen Bereich 16 der Lüfternabe 18 oder im Bereich des Umfangs mit der Lüfternabe 18 verbunden sein. Die unverbundenen Bereiche der Lüfterschaufeln 12 können sich unter Einwirkung der Fliehkraft und des Fluiddrucks, d. h. des vom Luftstrom ausgeübten Drucks, verformen. Vorteilhaft können diese Bereiche biegeweich ausgebildet sein.According to the invention, an adjusting device 26 . 28 for the speed-dependent adjustment of an air flow at the fan blades 12 intended. The fan blades can do this 12 in the area close to the center 16 the fan hub 18 or in the area of the circumference with the fan hub 18 be connected. The unconnected areas of the fan blades 12 can deform under the influence of the centrifugal force and the fluid pressure, ie the pressure exerted by the air flow. Advantageously, these areas can be formed pliable.

Ein durch Fliehkraft und Fludkraft verformbarer Bereich 26a (umfangsnah) oder 28a (zentrumsnah) der Lüfterschaufeln 12 bildet einen Bestandteil der Verstelleinrichtung 26, 28. Die Lüfterschaufel 12 kann entlang ihrer Längssehne 20 wenigstens bereichsweise mit der Lüfternabe 18 verbunden und bereichsweise von der Lüfternabe 18 getrennt sein.A deformable by centrifugal force and Fludkraft area 26a (close to the periphery) or 28a (near the center) of the fan blades 12 forms a part of the adjustment 26 . 28 , The fan blade 12 can along her longitudinal tendon 20 at least in some areas with the fan hub 18 connected and partially from the fan hub 18 be separated.

Bei einer Rückwärtskrümmung der Lüfterschaufel 12 ist eine Anbindung 30 ihrer drehachsennaher Bereiche 28a (1a und 1b) oder eine (teilweise) Anbindung 32 ihrer umfangsnaher Bereiche 26a (1c) an der Lüfternabe 18 vorgesehen.With a backward curvature of the fan blade 12 is a connection 30 their rotation axis near areas 28a ( 1a and 1b ) or a (partial) connection 32 their peripheral areas 26a ( 1c ) at the fan hub 18 intended.

Bei einer Vorwärtskrümmung der Lüfterschaufeln 12 ist eine Anbindung 32 ihrer umfangsnahen Bereiche 26a mit der Lüfternabe 18 vorgesehen, wie in 2a, 2b zu erkennen ist. Im Bereich des Außenumfangs sind die Lüfterschaufeln 12 mit der Lüfternabe 18 verbunden (Anbindung 32), während der zentrumsnahe Bereich der Lüfterschaufeln 12 von der Lüfternabe 18 gelöst ist.At a forward curvature of the fan blades 12 is a connection 32 their peripheral areas 26a with the fan hub 18 provided as in 2a . 2 B can be seen. In the area of the outer circumference are the fan blades 12 with the fan hub 18 connected (connection 32 ), while the near-center area of the fan blades 12 from the fan hub 18 is solved.

Je nach Optimierung des Lüfters 10 auf ein gesteigertes Lüftermoment bei hohen Drehzahlen bzw. ein verbessertes Gesamtwirkungsgradverhalten des Elektrowerkzeugs bzw. Elektrogeräts (erste Alternative) oder auf ein verbessertes Verhältnis zwischen Kühlluftstrom und Drehzahl bei geringeren Drehzahlen (zweite Alternative) sind die Lüfterschaufeln 12 bzw. der Lüfter 10 entsprechend geeignet auszugestalten, um das jeweilige Ziel in Kombination mit der drehzahlabhängigen Verformung der Lüfterschaufeln 12 bzw. einem zweckmäßigen Verstellmechanismus nach der zweiten Alternative zu erreichen.Depending on the optimization of the fan 10 to an increased fan torque at high speeds or an improved overall efficiency behavior of the power tool or electrical appliance (first alternative) or an improved ratio between cooling air flow and speed at lower speeds (second alternative) are the fan blades 12 or the fan 10 appropriately designed to the respective goal in combination with the speed-dependent deformation of the fan blades 12 or to achieve a suitable adjustment mechanism according to the second alternative.

Bei geringem Bauraum im Werkzeug kann auf zusätzliche Einbauten zur Verstellung der Lüfterschaufeln bzw. des Luftstroms verzichtet werden. Die Geometrieanpassung zur Änderung der Strömungsführung kann passiv durch eine gezielte, drehzahlvariable Schaufelverformung auf Grund der Materialelastizität der Radiallüfter unter Ausnutzung von Fluid- und Fliehkräften erfolgen. Bei ausreichendem Bauraum kann prinzipiell auch eine aktive Schaufelverstellung (mechanischer Verstellmechanismus) erfolgen. Mit Zunahme der Drehzahl erhöht sich die auf die Lüfterstruktur wirkende Fliehkraft. Zusammen mit der Fludkraft führt dies bei entsprechender Schaufelanbindung an der Lüfternabe oder/und Lüfterdeckscheibe zu einer Verformung der Lüfterschaufeln sowie zur Erhöhung der Strömungsumlenkung, zur Erhöhung des Lüftermomentes (über die normale drehzahlabhängige Momenten-Charakteristik hinaus) und zur Reduzierung der Leerlaufdrehzahl. Durch die geringere Schaufelverformung im Arbeitspunkt (niedrigere Drehzahl) ergibt sich ein kleineres Lüftermoment (geringere Strömungsumlenkung) und ein besserer Gesamtwirkungsgrad des Elektrowerkzeugs.at Small space in the tool can be used on additional internals for adjustment the fan blades or the air flow can be omitted. The geometry adjustment for the change the flow guide can passively by a targeted, variable-speed blade deformation due to the material elasticity the radial fan taking advantage of fluid and centrifugal forces. With sufficient Space can in principle also an active blade adjustment (mechanical Adjustment mechanism). As the speed increases, it increases the on the fan structure acting centrifugal force. Together with the Fludkraft this leads with appropriate blade connection to the fan hub and / or fan cover disc to a deformation of the fan blades as well as to increase the flow deflection, to increase the fan torque (about the normal speed-dependent Torque characteristic) and to reduce the idle speed. Due to the lower blade deformation at the working point (lower Speed) results in a smaller fan torque (lower flow deflection) and a better overall efficiency of the power tool.

Die 3a bis 3c zeigen eine Stellung der Lüfterschaufeln 12 bei gleichen Drehzahlen und unter Wirkung von Flieh- und Fludkräften. Stellung 12a entspricht unverformten Lüfterschaufeln 12. Die Verformung der Lüfterschaufeln 12 in den unverbundenen Bereichen ist deutlich zu erkennen, wobei eine rückwärts gekrümmte Lüfterschaufel 12 mit innerer, d. h. zentrumsnaher, Anbindung an die nicht dargestellte Lüfternabe in 3a und mit einer äußeren, d. h. umfangsnahen, Anbindung an eine Lüfternabe in 3b gezeigt ist. 3c zeigt eine vorwärts gekrümmte Lüfterschaufel mit äußerer Anbindung an die nicht dargestellte Lüfternabe.The 3a to 3c show a position of the fan blades 12 at the same speeds and under the effect of centrifugal and Fludkräften. position 12a corresponds to undeformed fan blades 12 , The deformation of the fan blades 12 In the unconnected areas can be clearly seen, with a backward curved fan blade 12 with inner, ie near the center, connection to the fan hub, not shown in FIG 3a and with an outer, ie near the periphery, connection to a fan hub in 3b is shown. 3c shows a forward curved fan blade with external connection to the fan hub, not shown.

Zusätzlich zu den Lüfterschaufeln 12, die optional starr oder verformbar sein können, können an der Lüfternabe 18 bewegliche Elemente 40 vorgesehen sein, die den Luftstrom drehzahlabhängig verändern. Diese Variante ist besonders bei der zweiten Alternative bevorzugt. 4a zeigt eine Draufsicht auf einen bevorzugten Lüfter 10 (Lüfterschaufeln sind nicht dargestellt), in dem die beispielhaft als Klappen ausgebildete Elemente 40 in der Art von halb aus der Lüfternabe 18 ausgestanzten Zungen vorgesehen sind. 4b zeigt eine seitliche Ansicht des Lüfters 10. Es ist erkennbar, wie bei kleinen Drehzahlen ein Luftstrom L1 von dem als Klappe ausgebildeten Element 40 relativ schwach abgelenkt wird. In diesem Zustand wird der Luftstrom L1 optimal befördert.In addition to the fan blades 12 , which may optionally be rigid or deformable, may be attached to the fan hub 18 movable elements 40 be provided, which change the air flow speed dependent. This variant is particularly preferred in the second alternative. 4a shows a plan view of a preferred fan 10 (Fan blades are not shown), in which exemplified as flaps elements 40 in the way of half out of the fan hub 18 punched tongues are provided. 4b shows a side view of the fan 10 , It can be seen, as at low speeds, an air flow L1 from the element formed as a flap 40 is deflected relatively weak. In this state, the air flow L1 is conveyed optimally.

Bei höheren Drehzahlen hebt sich das als Klappe ausgebildete Element 40a von dem Lüfter 10 etwas ab und lenkt den Luftstrom L2 stärker ab als bei geringeren Drehzahlen. Hier sorgt die Klappe dafür, dass die Luft den Lüfter 10 früher verlässt.At higher speeds, the formed as a flap element lifts 40a from the fan 10 slightly and deflects the air flow L2 stronger than at lower speeds. Here, the flap ensures that the air is the fan 10 leaves earlier.

Mit den gezeigten Maßnahmen der ersten Alternative lässt sich die Leerlaufdrehzahl eines Elektrowerkzeuges oder Elektrogeräts vorteilhaft reduzieren. Dies lässt sich durch eine stärkere Umlenkung der Lüfterströmung im Leerlaufbetrieb des Elektrowerkzeuges realisieren. Gleichzeitig kann in den Arbeitspunkten des Werkzeugs oder Geräts (niedrigere Drehzahl) ein guter Gesamtwirkungsgrad erreicht werden.With the measures shown the first alternative leaves the idling speed of a power tool or electrical appliance advantageous to reduce. This leaves through a stronger one Deflection of the fan flow in the Realize idling operation of the power tool. simultaneously can in the working points of the tool or device (lower speed) a good overall efficiency can be achieved.

Beispielhaft kann die Funktionsweise der zweiten Alternative an einem Staubsauger erläutert werden. Der Lüfter eines Staubsaugers fördert im normalen Betrieb eine gewisse Menge Luft, die so groß wie möglich sein soll, um ein gutes Saugergebnis zu ermöglichen. Saugt sich der Staubsauger an einer Fläche fest, so dass kein Luftstrom mehr angesaugt werden kann, erhöht sich die Drehzahl des Lüfters, da keine Luft mehr befördert und keine Leistung mehr vom antreibenden Elektromotor abverlangt wird. Das Betriebsverhalten des Lüfters in diesem Bereich hoher Drehzahlen gemäß der zweiten Alternative führt nunmehr dazu, dass der Staubsauger schwächer saugt und der Staubsauger leicht von der Fläche gelöst werden kann. Dann fällt die Drehzahl wieder ab, da wieder Luft angesaugt werden kann. Durch das Betriebsverhalten bei geringerer Drehzahl gemäß der zweiten Alternative kann der Luftstrom wieder ansteigen, und es kann normal weitergesaugt werden.exemplary can the operation of the second alternative to a vacuum cleaner be explained. The fan a vacuum cleaner promotes in normal operation, a certain amount of air that should be as large as possible should to allow a good suction result. Suction of the vacuum cleaner on a surface fixed, so that no air flow can be sucked in, increases the speed of the fan, because there is no more air and no more power is required from the driving electric motor. The operating behavior of the fan in this range of high speeds according to the second alternative now leads to make the vacuum cleaner weaker sucks and the vacuum cleaner can be easily detached from the surface. Then it falls Speed again, because again air can be sucked. By the operating behavior at lower speed according to the second Alternatively, the airflow can rise again and it can be normal be sucked further.

Claims

Fan ( 10 ), in particular radial fans, with a fan hub ( 18 ) with a rotation axis ( 14 ), wherein a plurality of fan blades ( 12 ) for deflecting an air flow (L1, L2) about the axis of rotation ( 14 ) are arranged, characterized in that an adjusting device ( 26 . 28 . 40 ) for the speed-dependent adjustment of an air flow (L1, L2) on the fan blades ( 12 ) is provided.

Fan according to claim 1, characterized in that a deformable by centrifugal force and fluid force area ( 26a . 28a ) at least one of the fan blades ( 12 ) a part of the adjusting device ( 26 . 28 . 40 ).

Fan according to claim 2, characterized in that the fan blade ( 12 ) along its longitudinal ( 20 ) at least in regions with the fan hub ( 18 ) and / or with a fan cover disc and partially from the fan hub ( 18 ) and / or is separated from a fan cover disc.

Fan according to one of claims 2 or 3, characterized in that at a forward curvature of the fan blade ( 12 ) their peripheral area ( 32 ) with the fan hub ( 18 ) and / or connected to a fan cover disc

Fan according to one of claims 2 to 4, characterized in that in a backward curvature of the fan blade ( 12 ) their rotation axis near range ( 30 ) and / or its peripheral area ( 32 ) with the fan hub ( 18 ) and / or connected to a fan cover disc.

Fan according to one of claims 2 to 5, characterized in that the fan blade ( 12 ) in the unconnected area ( 26 . 28 ) is designed softer than in the connected area ( 30 . 32 ).

Fan according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to fan blades ( 12 ) at the fan hub ( 18 ) and / or a fan cover movable elements ( 40 ) are provided, which change the air flow speed dependent.

Fan according to one of the preceding claims, characterized in that a fan for Hub ( 18 ) separate device for adjusting the fan blades ( 12 ) is provided.

Method for operating a fan ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that an air flow (L1, L2) on the fan blades ( 12 ) is dependent on the speed changed so that at high speeds, a higher torque of the fan ( 10 ), compared with a speed-dependent torque characteristic setting without adjustment.

Method for operating a fan ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that an air flow (L1, L2) on the fan blades ( 12 ) is dependent on the speed changed so that at low speeds, a larger ratio between the flow rate and speed of the fan ( 10 ) sets as at high speeds.

Power tool with a fan ( 10 ) according to one of claims 1 to 8.

Electrical appliance with a fan ( 10 ) after egg nem of claims 1 to 8.